Фамилия Рустембеков — типичный пример сложения двух компонентов: личного имени Рустем и тюркского титула «бек». Корень уходит в восточную ономастику, а суффикс -ов указывает на русификацию фамилии, которая произошла в XIX–XX веках, когда представители тюркских народов Российской империи получали фамилии по русской модели.

Основа — Рустембек — составное имя. Первая часть восходит к имени Рустем, которое пришло из персидского эпоса: Рустам (или Рустем) — легендарный богатырь, главный герой «Шахнаме» Фирдоуси. В тюркских языках (казахском, татарском, башкирском, узбекском) это имя стало популярным как символ силы и доблести. Вторая часть, «бек», в тюркской традиции означает «господин», «князь», «предводитель». В сочетании Рустембек означало «господин Рустем» или «бек по имени Рустем» — имя-пожелание, подчеркивающее знатность и мужественность.

Фамилия Рустембеков распространена прежде всего среди казахов, а также у татар и башкир. В Казахстане она встречается чаще всего в южных и западных регионах. Словообразовательная модель типична для фамилий, возникших из составных имен: основа на согласный + суффикс -ов. Это отличает её, например, от фамилий на -ин (Рустембеков, а не Рустембекин), что характерно для фамилий, образованных от тюркских основ на твёрдый согласный.

По социальному происхождению предки носителя фамилии, скорее всего, относились к родовой знати или военной верхушке. «Бек» в имени указывает на принадлежность к привилегированному слою, хотя к моменту фиксации фамилии в метриках (конец XIX — начало XX века) этот титул мог быть уже формальным. В среде казахских и татарских родов имя Рустембек давали мальчикам, чтобы укрепить их связь с героическим прошлым.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Рустамов, Рустемов, Бекрустемов — показывает, что Рустембеков сохраняет двойную основу, что реже встречается в русской записи. Такая форма говорит о том, что фамилия закрепилась в среде, где имя-композит воспринималось как цельное, а не как имя с приставкой. В документах советского периода встречаются варианты написания Рустембеков и Рустембекова (женская форма), но мужская форма остаётся основной.